Kính thiên văn không gian James Webb sẽ nghiên cứu Chuẩn Tinh để hiểu về nguồn gốc Vũ Trụ

Một số đối tượng nghiên cứu khoa học đầu tiên của Kính viễn vọng Không gian James Webb sẽ thăm dò vai trò của các vật thể sáng được gọi là Chuẩn Tinh là một phần trong quá trình tiến hóa ban sơ của một thiên hà.

Chuẩn tinh (Quasars) là những vật thể ở xa được cung cấp năng lượng bởi các lỗ đen thường lớn gấp một tỷ lần Mặt trời của chúng ta. Chúng phát ra năng lượng có thể lên tới hàng nghìn tỷ vôn điện tử, vượt quá tổng năng lượng của tất cả các ngôi sao trong một thiên hà điển hình.

Các nhà khoa học, các cố vấn của Webb cho biết trong một tuyên bố năm 2021, "sẽ xem xét các Chuẩn Tinh đóng vai trò gì trong quá trình tiến hóa thiên hà trong thời gian đầu này. Nhóm cũng sẽ sử dụng Chuẩn Tinh để nghiên cứu khí trong không gian giữa các thiên hà trong vũ trụ thuở sơ khai."

Sau khi Webb kết thúc giai đoạn vận hành vào mùa hè này, kính thiên văn sẽ được giao nhiệm vụ với một số chương trình Chuẩn Tinh. Ví dụ, Webb sẽ xem xét sáu trong số các Chuẩn Tinh sáng và xa nhất để định vị các vật thể này trong dòng thời gian của quá trình tiến hóa thiên hà. Chuẩn tinh cũng sẽ được sử dụng để xem xét sự phân bố khí giữa các thiên hà.


Ảnh: Khoảng cách của các thiên hà cổ đại có thể giúp các nhà khoa học hiểu về cách mà Vũ trụ trở lại thành plasma. NASA's Goddard Space Flight Center

Các nhà khoa học quan tâm đến việc tìm hiểu thêm về một thời kỳ được gọi là kỷ nguyên tái ion hóa, kỷ nguyên này xảy ra cách đây 13 tỷ năm, hoặc chưa đầy một tỷ năm sau khi vũ trụ được hình thành. Các thiên hà của thời đại này phần lớn mờ đục đối với ánh sáng năng lượng và do đó rất khó quan sát những vật thể đó. 

"Nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng chuẩn tinh làm nguồn sáng nền để nghiên cứu khí giữa chúng ta và chuẩn tinh", cơ quan Webb cho biết về kỹ thuật thăm dò vùng mờ của kính thiên văn. "Khí cảm biến hấp thụ ánh sáng của chuẩn tinh ở các bước sóng cụ thể, nó thông qua một kỹ thuật gọi là quang phổ hình ảnh, chúng sẽ tìm kiếm các quang phổ vạch hấp thụ trong của các khí."

Khả năng quan sát của Webb trong ánh sáng hồng ngoại cũng sẽ là một nhân tố có lợi cho các quan sát trong thời kỳ này. Nó sẽ đặc biệt hữu ích vì ánh sáng của các chuẩn tinh ở xa nhất đã bị kéo giãn tương đối khi mở rộng không gian. Hiện tượng này, được gọi là dịch chuyển đỏ vũ trụ, di chuyển sóng ánh sáng đến vùng màu đỏ hoặc hồng ngoại của quang phổ, nơi Webb được tối ưu hóa để thực hiện các quan sát.

Webb được hy vọng sẽ nhìn thấy đủ ánh sáng từ các chuẩn tinh để tìm kiếm các nguyên tố nặng hơn hidro hoặc heli, những nguyên tố được các nhà thiên văn gọi là "kim loại", những nguyên tố này được hình thành trong các ngôi sao đầu tiên và các thiên hà đầu tiên và bị đẩy ra bởi các dòng chảy ngoài (outflows).

Chris Willott, nhà khoa học dự án Webb của Cơ quan Vũ trụ Canada, cho biết trong cùng một tuyên bố: “Chúng tôi muốn quan sát những Chuẩn Tinh này vào thời điểm chúng có tác động lớn nhất đến các thiên hà chủ của chúng. Willott cũng là một nhà khoa học nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Vật lý Thiên văn và Thiên văn học Herzberg của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Canada ở British Columbia.


Các hố đen siêu khối lượng trong các thiên hà hoạt động có thể sản sinh ra các tia vật chất (jets) màu cam và các dòng khí bao quanh màu xanh xám được biết với tên gọi dòng chảy ngoài siêu nhanh(Ultra-fast outflows). ESA/AOES Medialab

Cho đến nay, các nhà khoa học đã biết rằng khí thoát ra khỏi thiên hà sẽ làm chậm tốc độ hình thành sao, vì các ngôi sao phụ thuộc vào khí để hình thành và phát triển. Trong một số trường hợp, các outflow sẽ cướp đi lượng khí của thiên hà đến mức quá trình hình thành sao sẽ chấm dứt hoàn toàn.

Các nhà khoa học cũng nghĩ rằng các dòng chảy ngoài là cơ chế chính mà khí, bụi và các nguyên tố được rải lại trên những khoảng cách lớn trong thiên hà, hoặc thậm chí có thể bị đẩy vào không gian giữa các thiên hà - môi trường liên thiên hà. Quá trình này có thể gây ra những tha

Tham khảo

1. Space.com: James Webb Space Telescope will study super-bright quasars to understand early universe


Bài viết xem nhiều